Biotecnol..

INTRODUCCIÓN
Biotecnología
actualmente
es
la ciencia de
la
vida,
es
una
nueva revolución industrial, mediante la utilización o manipulación de organismos
vivos, o de compuestos obtenidos de los mismos, con productos de valor para los
seres humanos, se pueden lograr desde combustibles a medicinas, pasando por
plásticos, alimentos, vacunas, recursos minerales, etc.
Muchos años de evolución la capacitan. Los ejemplos más antiguos que pueden
considerarse como procesos biotecnológicos son la obtención de la cerveza, el
vino y otras bebidas alcohólicas.
Muchas civilizaciones del pasado descubrieron que el azúcar y las materias
primas
azucaradas
podían
sufrir
transformaciones
espontáneas
que
generaban alcohol. El proceso fue controlado gradualmente, hasta que en el siglo
XIX el químico francés Louis Pasteur demostró que la fermentación estaba
producida por microbios. Pasteur demostró también que otros microorganismos,
diferentes
en
apariencia,
eran
responsables
de
otros
procesos,
como
la producción de vinagre.
El trabajo de Pasteur no sólo revolucionó la tecnología de la elaboración de la
cerveza y el vino, excluyendo microorganismos que pudieran contaminar el
proceso de fermentación y causar grandes pérdidas, sino que demostró también
que había otros productos que podían ser obtenidos en la industria gracias a la
intervención de los microorganismos. Uno de estos productos fue la acetona, un
disolvente utilizado para la fabricación de pólvora explosiva. Durante la
I Guerra Mundial, el químico Chaim Weizmann, verificó que la acetona era
producida por la bacteria Clostridium acetobutylicum.
ORÍGENES DE LA BIOTECNOLOGÍA
La Biotecnología es una de las áreas de la ciencia que tiene potencialmente mayor
impacto sobre las condiciones de vida de las personas.
Los
ejemplos
más
antiguos
que
pueden
considerarse
como
procesos
biotecnológicos son la obtención de la cerveza, el vino y otras bebidas alcohólicas.
Muchas civilizaciones del pasado descubrieron que el azúcar y las materias
primas azucaradas podían sufrir transformaciones espontáneas que generaban
alcohol. El proceso fue controlado gradualmente, hasta que en el siglo XIX el
químico francés Louis Pasteur demostró que la fermentación estaba producida por
microbios. Pasteur demostró también que otros microorganismos, diferentes en
apariencia, eran responsables de otros procesos, como la producción de vinagre.
El trabajo de Pasteur no sólo revolucionó la tecnología de la elaboración de la
cerveza y el vino, excluyendo microorganismos que pudieran contaminar el
proceso de fermentación y causar grandes pérdidas, sino que demostró también
que había otros productos que podían ser obtenidos en la industria gracias a la
intervención de los microorganismos. Uno de estos productos fue la acetona, un
disolvente utilizado para la fabricación de pólvora explosiva. Durante la I Guerra
Mundial, el químico y posteriormente primer presidente de Israel, Chaim
Weizmann, verificó que la acetona era producida por la bacteria Clostridium
acetobutylicum.
Biotecnología
Es la tecnología basada en la biología, especialmente usada en agricultura,
farmacia, ciencia de los alimentos, medio ambiente y medicina.
La biotecnología hace referencia a cualquier aplicación tecnológica que utilice
sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la modificación o
creación de productos o procesos para uso específico. El ámbito relacionado con
las aplicaciones médicas es el que más conoce la gente.
Las células pluripotenciales (células madre embrionarias) y la clonación se han
ganado la atención de la gente a nivel mundial.
Es la utilización o manipulación de organismos vivos, o de compuestos obtenidos
de organismos vivos, para la obtención de productos de valor para los seres
humanos.
Los primeros organismos utilizados fueron microorganismos (como bacterias y
hongos), aunque posteriormente se emplearon plantas y más recientemente
animales. La biotecnología tradicional incluía procesos microbianos bien
conocidos como la elaboración de la cerveza o el pan, la obtención de antibióticos
o la depuración de aguas residuales. No obstante, el término ha llegado a hacerse
bastante familiar desde el desarrollo, durante la década de 1970, de la ingeniería
genética. La biotecnología moderna utiliza organismos modificados genéticamente
para obtener beneficios aún mayores, o incluso procedimientos completamente
nuevos.
 BIOTECNOLOGÍA EN LA MEDICINA:
 La aplicación de la biotecnología a la medicina permitirá en un plazo de
cinco años detectar y prevenir enfermedades antes de que se manifiesten.
El desarrollo de la Genómica y la Proteómica, así como la aplicación de la
Biotecnología a la Medicina, permitirán identificar los genes que intervienen en las
enfermedades con más prevalencia y desarrollar fármacos que compensen la
actividad de los genes alterados en cada patología. Asimismo, los avances en la
investigación biotecnológica harán posible, antes de 2010, que pueda conocerse,
por ejemplo, qué propensión tiene cada individuo a cada tipo de cáncer y detectar
tumores antes de que existan, gracias a la posibilidad de examinar los 30.000
genes
que
tiene
cada
ser
humano.
Las cuatro áreas de investigación sobre salud humana en las que la Biotecnología
tiene un mayor impacto son las relativas a diagnóstico molecular y pronóstico de
enfermedades; desarrollo de fármacos; terapia celular e ingeniería de tejidos y, por
último, terapia génica y vacunas génicas.
La diferencia aportada por la biotecnología moderna es que actualmente el
hombre no sólo sabe cómo usar las células u organismos que le ofrece la
naturaleza, sino que ha aprendido a modificarlos y manipularlos en función de sus
necesidades. La biotecnología tal como la conocemos actualmente empezó en los
años 50 con el descubrimiento por James Watson y Francis Crick de la estructura
de la molécula de ADN* (ácido desoxirribonucleico) que es donde se almacena la
información genética (la herencia) en todos los seres vivos.
 LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA:
La biotecnología industrial es una disciplina de carácter horizontal que combina
amplios conocimientos científicos y tecnológicos e implica la utilización de
diversas técnicas: ADN recombinante, bioprocesos, cultivo de células y tejidos,
etc.
En la intervención en la solución de problemas asociados a productos y procesos
de múltiples sectores de actividad:
Agropecuario, alimentos, textil, salud, celulosa y papel, medio ambiente, entre
otros.
Para ello es necesario contar con conocimientos específicos de los diferentes
procesos tecnológicos y los problemas asociados que atañen a los sectores
productivos en materia biotecnológica.
La utilización de las biotecnologías reporta múltiples beneficios en simplificación
de procesos, mejoras en la calidad de los productos, menor impacto ambiental, y
ahorro de costos. También han permitido el desarrollo de nuevos productos. Por
ejemplo, las tecnologías de ADN recombinante han permitido la producción de
proteínas terapéuticas, que serían económicamente inviables de obtener por
métodos extractivos.
PRINCIPALES APLICACIONES MÉDICAS DE LA BIOTECNOLOGÍA
A) FABRICACIÓN DE MEDICINAS:
En condiciones normales el cuerpo humano produce proteínas que luchan contra
las enfermedades y controlan funciones que van desde regular los niveles de
azúcar en la sangre hasta el crecimiento humano.
Las medicinas producidas con ayuda de la biotecnología actualmente son
proteínas que ayudan al cuerpo a pelear contra infecciones o, al igual que una
proteína común y corriente, llevan a cabo funciones específicas.
Dichas medicinas pueden ser usadas para tratar anemia, fibrosis cística,
deficiencias del crecimiento, hemofilia, leucemia, hepatitis, verrugas genitales,
rechazo de transplantes, diversas formas de cáncer, entre otras.
B) PRODUCCIÓN DE VACUNAS:
 Prevención de enfermedades infecciosas
Hasta ahora, el desarrollo de las vacunas se limitaba a la utilización de agentes
infecciosos atenuados o muertos, pero la biotecnología ha comenzado a
revolucionar
este
campo
ya
que
los
investigadores
pueden
utilizar
microorganismos totalmente inocuos en las vacunas. Esto permite introducir genes
que determinan la producción de ciertos antígenos (obtenidos de microorganismos
causantes de enfermedades y que son determinantes de la patogenicidad) en
bacterias inocuas, las cuales constituyen, en sí mismas, las vacunas, que permiten
que el individuo vacunado pueda generar los anticuerpos protectores necesarios
para atajar una posible infección. Esta técnica facilita la inmunización frente a
enfermedades para las cuales aún no se habían desarrollado vacunas
satisfactorias, e incluso permite desarrollar vacunas que protejan frente a varias
infecciones simultáneamente. Dos ejemplos de vacunas creadas por ingeniería
genética son la vacuna frente a la hepatitis B y frente a la rabia.
Ante casos de periodontitis severa o agresiva, o como ayuda al tratamiento
quirúrgico, se plantea la posibilidad de administrar un tratamiento antibiótico por
vía oral. La elección del antibiótico será más adecuada y, por tanto, con mayor
probabilidad de éxito, si se conoce previamente qué especies bacterianas posee
un paciente concreto.
Una de las promesas más atrayentes de la ciencia del nuevo milenio es la vacuna
con material genético. Si bien una década atrás los científicos la miraban con
desconfianza en los últimos años hubo un cambio de actitud tanto por los
adelantos genéticos como por la imposibilidad de las métodos tradicionales de
inmunización de enfermedades muy graves o mortales como el SIDA, el
paludismo o la hepatitis C.
Las vacunas tradicionales como las genéticas consisten en una versión muerta o
debilitada de un patógeno (agente que produce la enfermedad) o algún fragmento
(subunidad) suyo. El propósito consiste en preparar el sistema inmunitario para
que rechace rápidamente los virus, las bacterias y los parásitos peligrosos antes
de que logren establecerse en el organismo. El objetivo se logra engañando al
sistema inmunitario y así se comporta como si ya estuviera siendo acosado por
algún patógeno que se multiplicara sin freno y produjera grandes daños en los
tejidos
En las vacunas recombinantes, los genes que codifican para las proteínas que
provocan la respuesta inmune (el antígeno) son aislados y clonados y se
introducen mediante técnicas de ingeniería genética en un huésped alternativo no
patógeno (bacterias, levaduras o células de mamíferos) para que lo produzca en
cantidad en el laboratorio.
En las nuevas vacunas de ADN desnudo se utiliza una porción de ADN purificado
que codifique para la proteína que estimula la respuesta inmune.
El gen se introduce directamente en el individuo y son las propias células del
individuo las que sintetizan el antígeno.
También se aplican técnicas de ingeniería genética para eliminar o inactivar
selectivamente, los genes de virulencia de un agente infeccioso manteniendo la
habilidad de provocar una respuesta inmune
C) DIAGNÓSTICO DE ENFERMEDADES:
La biotecnología se usa para detectar una amplia variedad de enfermedades y
condiciones genéticas. La biotecnología ha desarrollado una nueva prueba de
sangre para medir la cantidad de colesterol "malo"(LDL) presente en ésta, con
ventajas a la vista.
La nueva prueba biotécnica permite al paciente ser examinado con una simple
prueba que puede medir LDL directamente, sin la necesidad de hacer otros
exámenes ni del ayuno que se exige para las pruebas convencionales.
El uso de máquinas que detectan bacterias patógenas para el ser humano en un
tiempo reducido y algo tan simple como un Test de embarazo son ejemplos de la
biotecnología presente en instrumentos de diagnóstico.
D) TERAPIA GÉNICA:
Terapia génica, inserción de un gen o genes en las células para proporcionar un
nuevo grupo de instrucciones a dichas células. La inserción de genes se utiliza
para corregir un defecto genético hereditario que origina una enfermedad, para
contrarrestar o corregir los efectos de una mutación genética, o incluso para
programar
una
función
o
propiedad
totalmente
nueva
de
una
célula.
Los genes están compuestos de moléculas de ácido desoxirribonucleico o ADN
(véase Ácidos nucleicos), y se localizan en los núcleos celulares. Las
instrucciones que dirigen el desarrollo de un organismo están codificadas en los
genes. Ciertas enfermedades como la fibrosis quística se deben a un defecto
genético hereditario. Otras están causadas por una codificación errónea de un
gen, de modo que las instrucciones que contiene están desorganizadas o
cambiadas. El error en la codificación genética se produce cuando el ADN de la
célula se está duplicando durante el crecimiento y división celular (mutación
somática) y es frecuente cuando una célula se convierte en cancerosa.
La aplicación de la terapia génica en la clínica se inició el 14 de septiembre de
1990, en el Instituto Nacional de Salud de Bethesda, Maryland, cuando una niña
de cuatro años recibió este tratamiento para un déficit de adenosin deaminasa
(ADA), enfermedad hereditaria del sistema inmunológico que suele ser mortal.
Debido a este defecto genético, la niña padecía infecciones recidivantes que
amenazaban su vida. La terapia génica en esta paciente consistió en el uso de un
virus modificado genéticamente para trasmitir un gen ADA normal a las células de
su sistema inmunológico. Después el gen ADA insertado programó las células
para que produjesen la enzima ADA de la que carecía, lo que hizo que dichas
células tuviesen una función inmune normal. Este tratamiento ayudó de forma
provisional a la paciente a desarrollar resistencia frente a las infecciones.
Con el tiempo, la terapia génica puede proporcionar tratamientos eficaces para
muchas enfermedades hoy curables, como la fibrosis quística, la distrofia
muscular, y la diabetes juvenil. Además, la terapia génica también es útil para
tratar muchas enfermedades que no son hereditarias, ya que la inserción genética
puede también programar una célula para realizar una función totalmente nueva.
En la actualidad se están estudiando varias terapias para trastornos de origen no
genético. Los investigadores están tratando de luchar contra el síndrome de
inmunodeficiencia adquirida (SIDA) mediante la terapia génica para conseguir que
las células sean genéticamente resistentes a la infección que produce el SIDA. Se
están realizando esfuerzos por medio de esta terapia para producir una vacuna
contra el cáncer. En el número de septiembre de 1996 de la revista Nature
Medicine, un estudio presentaba un tratamiento capaz de reducir los tumores
cancerosos. Parece que los tumores de pacientes con cáncer de pulmón se
redujeron o detuvieron su crecimiento cuando los científicos sustituyeron genes
defectuosos o ausentes por genes sanos. El experimento clínico inicial
desarrollado por científicos con el MD Anderson Cáncer Center de la Universidad
de Texas en Houston, demostró que la corrección de una sola alteración genética
en las células del cáncer de pulmón, puede ser suficiente para detener o hacer
más lenta su progresión.
La terapia génica se empleó como procedimiento para restaurar la función normal
de un gen llamado p53 que tiene un importante papel en el control del crecimiento
celular. En el caso del cáncer, se cree que la transformación de una célula normal
en una célula maligna se debe a una serie de anomalías genéticas. Las células
hepáticas se están tratando con esta terapia para ayudar al organismo a eliminar
los excesos de colesterol que pueden conducir al infarto de miocardio. Con el
tiempo, la terapia génica será útil para prevenir y tratar muchas enfermedades.
LA BIOTECNOLOGÍA Y LA SALUD
En el área de la salud humana, la biotecnología tiene diversas aplicaciones.
 Nutrición y salud.
La biotecnología moderna puede contribuir a paliar los problemas de desnutrición,
atenuando al menos las carencias nutricionales y mejorando la salud de las
personas afectadas. También puede contribuir a solucionar problemas específicos
que afectan a grupos de personas, como es el caso de determinadas alergias o
enfermos diabéticos, o reducir el contenido de compuestos tóxicos en productos
de consumo habitual en la población.
 Diagnóstico.
Una de las aplicaciones de mayor impacto de la tecnología del ADN es el
desarrollo de nuevas técnicas para diagnóstico clínico. Esto ha permitido contar
con tecnologías más eficientes para el reemplazo de las pruebas serológicas
clásicas, y nuevos métodos para el diagnóstico de enfermedades infecciosas y
genéticas.
Entre éstas se encuentran:

Las técnicas de base inmunológica basadas en la reacción antígenocuerpo.

Los anticuerpos monoclonales tienen la propiedad de unirse al antígeno de
forma muy específica con lo cual los métodos de análisis y diagnóstico
desarrollados a partir de ellos son muy precisos (técnica ELISA, citometría
de flujo, inmunofluorescencia, etc.)

Las técnicas de base genética como la reacción en cadena de la
polimerasa (PCR) que permite amplificar pequeñas fracciones de ADN para
su posterior análisis.
 Biofármacos.
Entre los biofármacos, se encuentran aquellos que cumplen una función de
reemplazo de moléculas naturales como en el caso de hormonas, interferones,
factores de coagulación sanguínea, etc. y medicamentos de diseño como la
estreptoquinasa, la uroquinasa, los anticuerpos monoclonales y los antígenos para
inmunoterapias.
 Nuevos antibióticos.
A partir de la identificación de sustancias producidas por microorganismos, plantas
y animales con propiedades antibióticas con relevancia clínica, es posible
incrementar su acción antibiótica, alterando su composición molecular.
 Nuevos tratamientos.
Las inmunoterapias se basan en el control de la respuesta inmune a través de la
aplicación de anticuerpos monoclonales para la prevención de enfermedades
virales, en el tratamiento de enfermedades autoinmunes y contra el cáncer, para
reducir la respuesta inmune evitando el rechazo al transplante, etc.
Las terapias génicas buscan inhibir la expresión de un gen o la inactivación de su
producto o sustituir un gen inactivo por una copia funcional que se exprese y
sintetice la proteína necesaria.
LA BIOTECNOLOGÍA Y LA QUÍMICA
La biotecnología se puede utilizar para reemplazar la síntesis química por
microorganismos capaces de realizar la secuencia de reacciones necesarias entre
el sustrato y el producto final. La fermentación es utilizada corrientemente en
procesos de producción farmacéutica, agroquímica, de aditivos alimentarios,
aminoácidos, vitaminas y enzimas. Además, el mejoramiento de las cepas
industriales por ingeniería genética permite aumentar la eficiencia de los procesos
biotecnológicos y obtener productos nuevos.
Los biotecnólogos han focalizado su atención sobre productos clásicos de la
industria química como los plásticos. Los plásticos convencionales representan un
problema ambiental desde el momento en que son obtenidos a partir de
combustibles fósiles y no son biodegradables. Por esto la búsqueda se ha
orientado al desarrollo de plásticos biodegradables a partir de materias primas
renovables, derivadas de plantas y bacterias (plásticos a partir de almidón,
bacterias o plantas modificadas genéticamente).
INGENIERÍA GENÉTICA
La ingeniería genética se utilizó inicialmente (por su alto coste) para producir
sustancias de usos farmacéutico, como la insulina, modificando genéticamente
microorganismos. Con los posteriores desarrollos, se obtuvieron también enzimas
para uso industrial, como la quimosina recombinante, utilizada, al igual que la
obtenida de estómagos de terneros jóvenes (su fuente original, el "cuajo"), para
elaborar el queso. Posteriormente se han obtenido vegetales (y animales)
modificados genéticamente para mejorar sus propiedades. Los productos de la
biotecnología están alrededor nuestro. El yogurt, la cerveza, el vino y el queso de
nuestra heladera son productos de la biotecnología. Los pickles, el pan, y el
vinagre de nuestra cocina también lo son. Cientos de años atrás, la gente fue
descubriendo, casi por accidente, cómo hacer uso de los procesos biológicos que
ocurren dentro de las células vivientes. Sin entender los procesos, podían ver los
resultados. Descubrieron, por ejemplo, que ciertos microorganismos, como las
bacterias y los hongos podían producir vinagre, cerveza o vino cuando crecían en
grandes tinas. Estos procesos fueron llamados fermentación. A través de prueba y
error, aprendieron el control de estos procesos y a producir grandes cantidades de
un amplio rango de productos.
Una vez que los científicos entendieron el código del ADN, comenzaron a buscar
formas de cambiar las instrucciones en los genes y de aislarlos para entender su
funcionamiento, o introducir cambios que lograran que las células produjeran más
o mejores compuestos químicos necesarios, o llevaran a cabo procesos útiles, o
dieran a un organismo características deseables.
El resultado fue la moderna ingeniería genética la ciencia de manipular y transferir
"instrucciones químicas" de un organismo a otro. Una de las metas primarias de la
biotecnología moderna es hacer que una célula viviente actúe de una forma útil y
específica de una forma predecible y controlable. La tarea de estas células puede
ser fermentar el azúcar para hacer alcohol, o producir una sustancia que logre
obtener flores rojas, u obtener un compuesto que permita luchar contra una
infección. Cómo una célula viva desarrollará estas tareas está determinado por su
estructura genética – las instrucciones contenidas en una colección de mensajes
químicos que denominamos "genes". Estos genes son heredados de una
generación en otra, por lo tanto la descendencia hereda un rango de atributos
individuales de sus padres. Los científicos ahora comprenden el sistema de
códigos químicos subyacentes en estos genes, que están basados en una
sustancia denominada ADN (Ácido Desoxirribonucleico). Un gen es, en realidad,
un segmento de este ADN y su mensaje está codificado en su estructura
molecular. Muchas veces se identifica una característica deseable para una planta
en algún otro organismo o en otro vegetal con el cual no puede cruzarse
sexualmente. Esta característica no puede ser introducida por métodos de
mejoramiento tradicionales. En este caso, la ingeniería genética permite identificar
el gen que otorga la característica deseada, cortarlo e introducirlo en el genoma de
la planta".
INGENIERÍA DE TEJIDO
Es una rama emergente de la ciencia que aplica principios de ingeniería y
biología para desarrollar sustitutos biológicos que restauren o mejoren las
funciones de órganos y tejidos dañados. La interacción de estas disciplinas
permite crear tejidos y órganos funcionales mediante la combinación de
células de un paciente, o provenientes de un banco de células, con una
matriz de soporte adecuada. Los campos de aplicación de la ingeniería de
tejidos son inmensos y permiten resolver, entre otros tantos problemas, la
escasez de donantes de órganos.
El área de terapia génica investiga, crea e implementa productos que
emplean sistemas de transferencia de genes como tratamiento en
enfermedades humanas. Las investigaciones están orientadas a obtener
productos genéticos y dispositivos de liberación de genes terapéuticos con
una rápida transferencia de estas nuevas herramientas para la medicina.
CRÍTICAS A LA BIOTECNOLOGÍA:
Las multinacionales de diversos países se han opuesto a ciertos aspectos de la
biotecnología, al igual que muchas organizaciones ecologistas. Las críticas que se
hacen a la biotecnología se basan en la incapacidad de predecir lo que puede
ocurrir al liberar organismos modificados genéticamente al medio ambiente, así
como en la posibilidad de que los nuevos genes que estos organismos transportan
puedan causar daños si llegan o se trasladan a otros organismos vivos. Sin
embargo, los defensores de estas técnicas argumentan que la precisión de la
ingeniería genética, comparada con las transferencias de genes que se producen
habitualmente en la naturaleza, reduce más que incrementa dicho peligro.
Además, los comités oficiales que regulan la biotecnología en los diferentes países
valoran cuidadosamente estos riesgos antes de permitir que se lleve a cabo
cualquiera de estos experimentos.
CONCLUSIONES:
 Como conclusión las aplicaciones de la biotecnología son muy amplias, ya
que cada día se van descubriendo nuevas técnicas para diversas áreas que
como ya mencionamos van desde la medicina hasta las industrias de todo
tipo.
 La Biotecnología vista como un método para crear medicina, puede salvar y
ayudar al ser humano.
 La biotecnología es la nueva revolución industrial, que ha demostrado su
gran importancia en nuestra vida a partir de la curación de enfermedades,
fabricación de fármacos, etc.
 Gracias a ella y a su rama más poderosa que es la ingeniería genética
podemos hoy en día identificar a un individuo a partir de su patrón genético,
este es un uso exclusivo en la criminología, pruebas de paternidad
mediante un examen sanguíneo, identificación de enfermedades a contraer
a futuro como diabetes, cáncer, etc.
 Los proyectos más conocidos y debatidos son los: Proyecto genoma
humano y la utilización de células madre como terapia genética, sus frutos
son muchos y sus expectativas muy amplias.
BIBLIOGRAFÍA
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%20en%20la%20medicina/biotecnolog%C3%ADa%20en%20la%20medicin
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http://www.inti.gob.ar/biotecnologia/pdf/Aplicaciones-Biotecnologia.pdf
http://www. trabajos18/biotecnologia-genetica/biotecnologia-genetica.shtml
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